考虑粘结滑移作用的钢筋混凝土梁柱节点数值分析

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钢筋混凝土框架结构梁柱节点是现代建筑结构中最重要的组成部分之一。近几年,很多相关的研究都提出了改善钢筋混凝土梁柱节点抗震性能的建议。但是由于反复荷载下钢筋混凝土梁柱节点的受力复杂并且对很多因素反应敏感,因此要精确分析地震荷载下节点的力学性能是相当复杂的。研究表明节点的破坏过程与混凝土材料、钢筋材料及钢筋与混凝土间粘结滑移作用的非线性特点有很大关系。本文主要研究了这些关键因素对地震荷载作用下的钢筋混凝土梁柱节点有限元模拟分析的影响。本文首先建立了一个反复荷载作用下的圆形柱模型进行ABAQUS混凝土损伤塑性(CDP)模型的参数研究,并给出了一些采用CDP模型进行有限元分析的建议。此外,本文还提出了一种简单有效的方法用于定义CDP模型中的损伤变量。除混凝土材料模型外,要更准确地分析节点的力学性能还需要建立合适的粘结滑移模型。本文介绍了几种经典的粘结滑移模型,并以此为基础提出了一种适用于在ABAQUS中进行钢筋混凝土梁柱节点分析的粘结滑移模型。利用ABAQUS用户单元子程序(UEL)的架构,本文开发了用于实现这种模型的粘结单元。通过对比钢筋拉拔试验和柱反复加载试验的模拟与试验结果,粘结单元的可靠性得以验证。本文还在CDP模型参数研究的基础上建立了反复荷载作用下的十字形性梁柱节点模型。选用了合理参数的CDP模型在节点模型中同样表现良好,各项宏观分析结果均与试验结果较为吻合。与不考虑粘结滑移的模型相比,插入粘结单元的模型的计算结果表现得与试验结果更为接近。本文的研究表明混凝土模型和粘结滑移模型在对反复荷载作用下钢筋混凝土结构力学性能的分析计算中扮演着重要角色。CDP模型和粘结滑移单元在ABAQUS中的共同应用为反复荷载作用下的RC梁柱节点的数值分析提供了一种有效方法。
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